Citocromo

Qué es un citocromo

El término fue acuñado en 1925 por el bioquímico británico David Keilin, que identificó tres bandas de absorción distintas en extractos de músculo de insectos y dedujo que correspondían a pigmentos intracelulares con capacidad para oxidarse y reducirse alternativamente. Combinó el griego κύτος (kýtos, «célula») con χρῶμα (khrôma, «color»), aludiendo a que se trataba de «pigmentos celulares». Keilin los llamó citocromos a, b y c, en orden decreciente de longitud de onda de su banda de absorción alfa.

Todos los citocromos comparten un rasgo: su centro activo aloja un grupo prostético hemo, un anillo de porfirina con un átomo de hierro central que puede alternar entre el estado ferroso (Fe²⁺) y el férrico (Fe³⁺). Esa oscilación es lo que permite la transferencia de un electrón a la vez.

Los citocromos en la respiración celular

Dentro de la mitocondria, la cadena respiratoria consta de cuatro complejos enzimáticos (I a IV) que transportan electrones desde los coenzimas reducidos (NADH, FADH₂) hasta el oxígeno molecular. Varios citocromos operan en los tramos finales de esa cadena.

El complejo III (citocromo bc₁) contiene citocromos del tipo b y del tipo c₁, y transfiere electrones a la proteína móvil citocromo c. Este citocromo c, una molécula pequeña y soluble en el espacio intermembranoso, actúa como lanzadera entre el complejo III y el complejo IV. El complejo IV, conocido como citocromo c oxidasa, alberga citocromos de tipo a y es la oxidasa terminal: recoge los electrones del citocromo c y los cede al oxígeno para formar agua. Se trata del paso en el que la respiración celular consume oxígeno, lo que conecta la bioquímica del citocromo con la respiración en su sentido más tangible.

El sistema citocromo P450

En 1958, Martin Klingenberg detectó en microsomas hepáticos un pigmento que, al reducirse con CO, presentaba un pico de absorción inusual a 450 nm. Tsuneo Omura y Ryo Sato propusieron en 1964 el nombre «citocromo P450» para esta proteína, y con el tiempo se descubrió que no era una sola enzima, sino una superfamilia de hemoproteínas presente desde bacterias hasta mamíferos. Se han identificado más de 18 000 isoformas en distintos organismos.

En el ser humano, las enzimas CYP (abreviatura derivada del inglés cytochrome P450) se localizan sobre todo en el hígado, ancladas a la membrana del retículo endoplasmático liso. Su función principal es catalizar reacciones de monooxigenación: insertar un átomo de oxígeno en un sustrato orgánico mientras el segundo átomo de oxígeno se reduce a agua. Mediante este mecanismo, el organismo transforma sustancias lipófilas (de difícil excreción) en metabolitos más polares que el riñón puede eliminar.

Aproximadamente el 75 % de los fármacos que se emplean en clínica pasan, en mayor o menor medida, por alguna isoenzima CYP. La CYP3A4, por ejemplo, metaboliza el mayor número de medicamentos de uso corriente. La CYP2D6 interviene en la biotransformación de muchos antidepresivos y opioides, y su actividad varía notablemente entre individuos por diferencias genéticas (polimorfismos), lo que explica en parte por qué un mismo fármaco produce efectos distintos en pacientes diferentes. La farmacogenómica ha convertido la tipificación de variantes CYP en una herramienta de apoyo para la toma de decisiones posológicas en algunos contextos clínicos concretos.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra citocromo?

Del griego κύτος (kýtos, «célula») y χρῶμα (khrôma, «color»). David Keilin la acuñó en 1925 al observar pigmentos coloreados dentro de las células que participaban en reacciones de oxidación y reducción. La etimología recuerda que estas proteínas fueron identificadas inicialmente por su color.

¿El citocromo c y el citocromo P450 tienen relación?

Ambos son hemoproteínas, pero sus funciones son muy diferentes. El citocromo c es un transportador de electrones en la cadena respiratoria mitocondrial; el P450 cataliza reacciones de oxidación de sustratos exógenos y endógenos en el retículo endoplasmático. Lo que comparten es el grupo hemo como centro activo y la capacidad de cambiar reversiblemente el estado de oxidación de su hierro.

¿Por qué el P450 se llama así?

Por el pico de absorción a 450 nanómetros que presenta cuando se reduce en presencia de monóxido de carbono. Fue Klingenberg quien lo detectó en 1958, y Omura y Sato quienes en 1964 propusieron el nombre, que ha pervivido aunque la familia se haya ampliado a miles de isoformas.

¿Qué significa que un fármaco «induce» o «inhibe» el citocromo P450?

Inducir significa que la sustancia acelera la producción de una isoenzima CYP concreta, con lo que otros fármacos metabolizados por esa misma isoenzima se eliminan más rápido y su efecto puede disminuir. Inhibir es el fenómeno contrario: el fármaco bloquea la actividad de la isoenzima y otros sustratos se acumulan, lo que puede elevar su concentración en sangre y aumentar el riesgo de efectos adversos. Estas interacciones son uno de los aspectos que el médico debe considerar al combinar medicamentos.

Referencias

1. Donato, M.T. ¿Qué es el citocromo P-450 y cómo funciona? Universidad de Valencia.
2. Revista Médica de Chile. Actividad del citocromo P450 y su alteración en diversas patologías.
3. Revista Cubana de Farmacia. El sistema citocromo P450 y el metabolismo de xenobióticos.
4. Manual MSD, versión para profesionales. Metabolismo de los fármacos.